通过激光超声自动检验结构的装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术的设备包括将激光检查头(12)以及操纵机器人(13)相关联，激光检查头包括发射沿给定轴线(16、17)扫描的激光束(15)的源，操纵机器人确保其结构待检查的部件(14)在空间中的移动和定向。检查头(12)以及操纵机器人(13)被配置且被布置成彼此相对以使得检查头(12)占据固定位置，操纵机器人(13)能够对着检查头(12)移动待检查的部件(14)以使得结合了部件沿与扫描方向垂直的方向的移动的激光束(15)的扫描能够检查部件(14)的整个表面。在一个特别的配置中，操纵机器人能够使部件(14)的定向相对于激光束(15)方向而改变以使得部件具有最佳的照明。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及超声检验航空系统部件的制造质量的一般领域，特别是复合材料的部件，具体而言，本专利技术涉及通过激光超声对这样的部件的材料健康进行检验。
技术介绍
目前结构组件的材料健康分析是由激光超声执行的，所述的激光超声是一种极适合形状复杂的部件的无接触检验方法。这里回想一下，材料健康分析在于寻找可能在材料中可能包含的缺陷、分层、缩痕、孔隙、裂纹或其他异常，所述的材料用于制造机械部件，特别是结构组件。为满足高吞吐量的部件检验的需求，当前的趋势是将完整性测试的执行交付给自动系统，即机器人。在测试大批量生产的部件的背景下，通过机器人执行这些检查特别地使得确保从一个部件到下一个部件的测试的优质再现性成为可能。从结构的角度来看，这些机器人通常配备有臂，或更一般地来讲，配备有终止于激光源的可移动附肢。特别地在检验大尺寸部件的情况下，这些机器人还可以被配置成能够移动以将它们自己定位在部件的附近。在某些现有装置中，待检查部件在检查期间保持在固定位置。机器人将检查头移动越过部件，并且因此是检查头而非该部件移动。这特别是用于测试大尺寸部件的装置的情况。根据情况，激光源可以是固定的光束源，完整性测试因而通过移动检查头以使其相继照亮在想要检验的部件表面上分布的一组点来执行。在这样的配置中，部件通过操作动态模式下的机器人而被检验。因而通过相对于待检验的表面来移动机器人或至少移动检查头来扫描表面。r>可替选地，激光源也可以是移动光束源。在这第二种情况下，光源本身配有比如镜子这样的光学装置，以在一定程度上允许所产生的激光束沿一个或两个轴线而被偏转。因而，通过相继地将光源定位于面对部件的、在空间上彼此隔开的各个点处，以及通过利用激光源所发射的激光束扫描表面部分以使所述光束覆盖该部件表面的给定区域，来执行完整性测试。检验点的数量和布置被限定成使得在测试过程中，部件的整个表面被激光束所扫描。这样的配置被特别地用于由本申请人开发的LUCIE(激光超声复合检查设备)系统。相反，在其他的已有装置中，机器人包括具有固定激光束源的固定检查头，并且待检查的部件移动且从检查头前经过。因而，是待检验部件的移动使得检查头能够扫描全部的部件表面。在这样的装置中，部件可以例如通过操纵臂来被移动，该操纵臂拾取部件并将其移动至面对检查头的位置。这样的装置具有简单和鲁棒的优点，鉴于检查头保持固定，相对于同样的激光源可移动的情况，对激光源的供电更加容易。操纵臂在这里仅用于移动待检验的部件。如果所使用的激光源发射固定的光束，则这种简便性可以进一步扩大。相反，为了检查整个部件，操纵臂必须能够精准地相对于检查头定位部件且能够快速移动检查头。虽然这两种类型的装置通常非常适合目前由机器人执行的完整性检验类型，然而，特别是在检验的执行快速性方面或者甚至是在所执行的测试的有效性方面，存在导致限制的情况。特别地，这样的装置通常不十分适合具有不规则表面、或多或少被标记的凸起和/或复杂几何形状的部件的完整性检验。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种特别在航空部件的结构完整性测试的背景下能够克服现有的自动部件检验装置的工作约束的手段，。出于这一目的，本专利技术的主题是一种用于检验复合材料的部件的结构的设备，该设备包括检查头以及操纵机器人，所述检查头包括发射至少一激光束的源，且所述操纵机器人被配置成保持部件且相对于检查头移动所述部件的表面，以使得所述表面能够通过由检查头所配备的源所发射的激光束而被扫描。所述激光源包括用于沿给定的扫描轴线且以给定的扫描幅度来扫描所发射的激光束的装置。操纵机器人被配置成能够沿着与激光束沿其移动的轴线基本垂直的轴线而移动部件的表面。根据可以可选地联合使用的各种布置：–发射两个激光束的激光源，其包括能够使得两个激光束沿两条平行轴线被扫描的装置。–发射两个激光束的激光源，用于扫描两个激光束的装置被配置成使得每个激光束是独立于另一激光束而被扫描的。–操纵机器人被配置成在激光源进行每次扫描后，部件表面相对于检查头移动，以使得接下来的扫描覆盖部件表面的尚未被扫描的区域。–发射两个激光束的激光源，部件在每次扫描后的移动步距d’和两个激光束的间距被限定成使得能够获得具有期望分辨率的部件表面的完整扫描。–操纵机器人被配置成允许被检验部件的表面相对于检查头而被定向，以使得在该部件表面上的每一个检验点处，激光束在照明方面呈现最佳入射。–操纵机器人包括用于握持部件的装置，所述装置能够使部件表面围绕两条基本垂直的轴线转动。–操纵机器人包括其上放置有待检验部件的平移组件，该平移组件确保所述部件的线性移动。所述组件被相对于检查头布置以使得待检验部件能够沿着与激光束的扫描轴线基本垂直的轴线移动。–操纵机器人包括平移组件，该平移组件被配置成使得在检验操作期间，待检验的每个部件能够通过平移组件的连续运动而被带至检查头的附近，随后在激光源下的连续两次扫描之间逐步移动。–操纵机器人包括其上放置有待检测部件的旋转组件，该旋转组件确保所述部件围绕自身旋转，所述组件被相对于检查头布置以使得待检验部件的各个面通过检查头的激光束而相继地被扫描。附图说明通过阅读以下参考附图所进行的描述，本专利技术的特征及优点将被更好地理解，其中：–图1是根据本专利技术的第一实施方式的设备的示意图；–图2是根据本专利技术的第二实施方式的设备的示意图；以及–图3是根据本专利技术的第三实施方式的设备的示意图。具体实施方式无论所设想的实施方式如何，根据本专利技术的设备的主要特征是将使用可移动激光束的检查头与用于保持所检验部件以及将所述部件移至面对检查头的位置使得整个部件表面能够在测试期间被激光束照亮的装置相结合。根据本专利技术，激光源包括允许激光束沿着单一轴线偏转的装置，以实现单轴扫描。有利地易于实现的这种偏转可以通过任意已知的装置执行，例如通过可以相对于激光束的发射方向转动的镜子。还根据本专利技术，用于保持并移动所检验部件的装置被配置成能够在检验期间沿着与激光束的扫描方向基本垂直的方向将部件移至面对检查头的位置。作为非限制性的示例，图1示出了根据本专利技术的第一实施方式的设备。在该实施方式中，设备11在这里包括具有单束激光源的检查头12以及配备有操纵臂的机器人13，该操纵臂保持部件14以及其在面对检查头12的位置定位和定向部件14。这里对操纵机器人的使用有利地使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过激光超声来检验复合材料的部件(14)的结构的设备(11)，其特征在于，所述设备包括检查头(12)以及操纵机器人(13)，所述检查头包括发射至少一个激光束的源，所述操纵机器人被配置成保持所述部件(14)以及相对于所述检查头(12)移动所述部件的表面，以使得所述表面能够被所述检查头所配备的源所发射的激光束(15)扫描，所述激光源包括用于执行对所发射的激光束的扫描的装置，所述扫描是沿着给定的扫描轴线(16)且以给定的扫描幅度来执行的，所述操纵机器人(13)被配置成能够沿着与所述激光束沿其移动的轴线(16)基本垂直的轴线来移动所述部件的表面，所述部件(14)的移动与所述激光束(15)的扫描同步。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.14 FR 13555821.一种用于通过激光超声来检验复合材料的部件(14)的结构的设
备(11)，其特征在于，所述设备包括检查头(12)以及操纵机器人(13)，
所述检查头包括发射至少一个激光束的源，所述操纵机器人被配置成保持
所述部件(14)以及相对于所述检查头(12)移动所述部件的表面，以使
得所述表面能够被所述检查头所配备的源所发射的激光束(15)扫描，所
述激光源包括用于执行对所发射的激光束的扫描的装置，所述扫描是沿着
给定的扫描轴线(16)且以给定的扫描幅度来执行的，所述操纵机器人(13)
被配置成能够沿着与所述激光束沿其移动的轴线(16)基本垂直的轴线来
移动所述部件的表面，所述部件(14)的移动与所述激光束(15)的扫描
同步。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，发射两个激光束(23、
24)的所述激光源包括允许所述两个激光束沿着两条平行轴线(25、26)
被扫描的装置。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，用于扫描所述两个激
光束(23、24)的所述装置被配置成使得每个激光束是独立于另一激光束
而被扫描的。
4.根据权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于，所述操纵机
器人(13)被配置成使得在所述激光源进行每次扫描后，所述部件(14)
的表面相对于所述检查头(12)移动以使得接下来的扫描覆盖所述部件的
表面的尚未被扫描的区域。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，发射两个激光束(23、
24)的所述激光源，所述部件在每次扫描后的移动步距d’以及两个激光

【专利技术属性】
技术研发人员：本亚明·康帕涅，胡贝特·瓦尧姆，
申请(专利权)人：空客集团有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR